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公開番号2025139572
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-26
出願番号2025038146
出願日2025-03-11
発明の名称アンモニアから液体水素を生成するための方法
出願人レール・リキード-ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類F25J 1/00 20060101AFI20250918BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】アンモニア原料流から、水素を生成、液化するプロセス及び設備を提供する。
【解決手段】プロセス100は、アンモニア原料流101を提供するステップと、ガス変換108により水素ガス生成物113を生成するステップと、ここで、アンモニア原料流の少なくとも一部がガス変換され、及び/又はアンモニア原料流の少なくとも一部が燃焼され、プロセス、特にガス変換に熱を提供し、少なくとも以下のステップにより水素ガス生成物を液化するステップ117と、70～100K、好ましくは約80Kで水素ガス生成物を予備冷却し105、予備冷却された水素生成物106を得るステップ、予備冷却された水素ガス生成物を、10～50K、好ましくは約20Kで冷却、液化して液体水素を得るステップ、予備冷却された水素ガス生成物の冷却の上流でアンモニア原料流104の少なくとも一部との熱交換により水素ガス生成物を冷却するステップとを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水素を生成し液化するためのプロセス（１００、２００、３００、４００、５００）であって、前記プロセスは、
－アンモニア原料流（１０１、２０１、３０１、４０１、５０１）を提供するステップと、
－ガス変換（１０８、２０８、３０８、４０８、５０８）によって水素ガス生成物（１１３、２１３、３１３、４１３、５１３）を生成するステップと、
－ここで、前記アンモニア原料流の少なくとも一部は、前記ガス変換（１０８、２０８、３０８、４０８、５０８）によって変換され、及び／又は前記アンモニア原料流の少なくとも一部は、燃焼されて、前記プロセス、特に前記ガス変換（１０８、２０８、３０８、４０８、５０８）に熱をもたらし、
－少なくとも以下のステップによって前記水素ガス生成物を液化する（１１７、２１７、３１７、４１７、５１７）ステップと、
－７０ケルビンと１００ケルビンとの間、好ましくは約８０ケルビンの温度で前記水素ガス生成物を予備冷却するための条件下で前記水素ガス生成物を予備冷却し（１０５、２０５、３０５、４０５、５０５）、それによって予備冷却された水素生成物を得るステップ、
－予備冷却された水素ガス生成物（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６）を、１０ケルビンと５０ケルビンとの間、好ましくは約２０ケルビンの温度で冷却するのに有効な条件下で前記予備冷却された水素ガス生成物を冷却し、それによって前記水素ガス生成物を液化して液体水素を得るステップ、
－前記予備冷却された水素ガス生成物（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６）の冷却の上流で、アンモニア原料流（１０４、２０４、３０４、４０４ａ、４０４ｂ、５０４ａ、５０４ｂ）の少なくとも一部との熱交換によって前記水素ガス生成物を冷却するステップと、を備える、プロセス。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記ガス変換（１０８、２０８、３０８、４０８、５０８）は、前記水素ガス生成物が由来する排ガス生成物を生成する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記アンモニア原料流の少なくとも一部は、吸熱反応を備える前記ガス変換（１０８、２０８、３０８、４０８、５０８）に熱をもたらすために燃焼される、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記アンモニア原料流は、気化され（１０７、２０７、３０７、４０７、５０７）、前記気化されたアンモニア原料流の少なくとも一部は、前記ガス変換（１０８、２０８、３０８、４０８、５０８）によって変換され、及び／又は前記気化されたアンモニア原料流の少なくとも一部は、燃焼されて、前記プロセス、特に前記ガス変換に熱をもたらす、請求項１から３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記プロセスは、前記排ガス生成物を処理し（１０３、２０３、３０３、４０３、５０３）、それによって前記水素ガス生成物を回収するステップを備える、請求項２、又は、請求項２に従属する請求項３若しくは４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記水素ガス生成物を予備冷却するステップ（１０５、２０５、３０５、４０５、５０５）は、予備冷却された水素生成物を得るために、前記水素ガス生成物を７０ケルビンと１００ケルビンとの間、好ましくは約８０ケルビンの温度に予備冷却するのに有効な条件下で、予備冷却ガスが循環する予備冷却ガスサイクルを備える予備冷却システムに前記水素ガス生成物を導入することを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７】
供給されるアンモニア原料流は、０℃未満の温度、好ましくは－２５℃未満の温度を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項８】
前記水素ガス生成物は、予備冷却ステップ（１０５、２０５、３０５、４０５、５０５）の上流でアンモニア原料（１０４、４０４、５０４ａ）の少なくとも一部で冷却される、請求項１から７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記水素ガス生成物は、特に予備冷却ガスサイクルと前記アンモニア原料流との間の熱交換によって、予備冷却ステップ（１０５、２０５、３０５、４０５、５０５）の一部として前記アンモニア原料流（２０４、３０４、４０４Ｂ、５０４Ｂ）で冷却される、請求項１から８のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
水素を生成し液化するための設備であって、前記設備は、
－アンモニア原料流のための入口と、
水素ガス生成物を生成するように配置されたガス変換ユニットと、
－任意選択的に、前記アンモニア原料流の燃焼のために配置された、特に前記ガス変換ユニットと熱交換関係で配置された燃焼室と、
－前記アンモニア原料流のガス変換によって前記水素ガス生成物を生成するための前記ガス変換ユニットに流体接続され、及び／又は前記燃焼室に流体接続されたアンモニア原料流循環ダクトと、
－前記水素ガス生成物を液化するように配置された液化ユニットと、
前記水素ガス生成物から前記アンモニア原料流への熱の伝達のために配置された少なくとも１つの熱交換器とを備え、ここで、前記ガス変換ユニットは、前記アンモニア原料流を、ガス変換によって水素を備える排ガス生成物に変換するように配置され、
前記設備は、前記排ガス生成物を精製し、それによって前記水素ガス生成物を回収するように配置された精製ユニットを備える、設備。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
[1]本発明の分野は、水素を生成し液化するためのプロセスの分野である。本発明はまた、水素を生成し液化するための設備に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
[2]アンモニアは、長距離にわたって大量に輸送する際に有利な水素キャリア分子又は無ＣＯ２排出燃料として研究されている。例えば、アンモニア分解によって水素を生成することは周知である。水素は、例えばその輸送のためにさらに液化される必要がある。したがって、アンモニアを水素ガス生成物に変換するプロセスの下流に水素液化装置を有することが必要である。
【発明の概要】
【０００３】
[3]水素の生成及び液化は、費用がかかり、大量のエネルギーを必要とする。本発明は、水素液化ユニットへのアンモニア原料流において利用可能な低温エネルギーを利用して水素を生成し液化する方法を提案し、それによって水素を生成し液化するコストを低減し、液化水素生成の効率を改善する。
【０００４】
[4]この目的のために、本発明は、水素を生成し液化するためのプロセスを提案し、前記プロセスは、以下のステップ：
－アンモニア原料流を提供するステップと、
－ガス変換によって水素ガス生成物を生成するステップと、
－ここにおいて、前記アンモニア原料流の少なくとも一部が前記ガス変換によって変換され、及び／又は前記アンモニア原料流の少なくとも一部が燃焼されて、プロセス、特に前記ガス変換に熱をもたらし、
－少なくとも以下のステップによって水素ガス生成物を液化するステップと：
ａ．７０ケルビンと１００ケルビンとの間、好ましくは約８０ケルビンの温度で前記水素ガス生成物を予備冷却するための条件下で前記水素ガス生成物を予備冷却し、それによって予備冷却された水素生成物を得るステップ、
ｂ．前記予備冷却された水素ガス生成物を、１０ケルビンと５０ケルビンとの間、好ましくは約２０ケルビンの温度で冷却するのに有効な条件下で冷却し、それによって液体水素を得るように前記水素ガス生成物を液化するステップ
－ステップｂの上流でアンモニア原料流の少なくとも一部との熱交換によって水素ガス生成物を冷却するステップとを備えている。
【０００５】
[5]本開示におけるアンモニア原料流は、ガス変換によって変換されるように、及び／又はガス反応を加熱するために燃焼室内で燃焼されるように配置された原料流として理解される。
【０００６】
[6]一実施形態において、ガス変換は、水素ガス生成物が由来する排ガス生成物を生成する。
【０００７】
[7]一実施形態において、アンモニア原料流の少なくとも一部は、吸熱反応を備えるガス変換によって変換され、特に、前記吸熱反応によって、水素を備える前記排ガス生成物に変換される。
【０００８】
[8]一実施形態において、アンモニア原料流の少なくとも一部は、アンモニア分解反応を備えるガス変換によって変換され、特に、前記アンモニア分解反応によって、水素及び窒素を備える前記排ガス生成物に変換される。前記排ガス生成物は、未変換アンモニアも備え得る。
【０００９】
[9]一実施形態において、アンモニア原料流の少なくとも一部は、吸熱反応を備える前記ガス変換に熱をもたらすために燃焼される。別の例では、熱は、プロセスの別のステップ、例えば蒸留ステップにもたらされ得る。
【００１０】
[10]一実施形態において、前記ガス変換は、炭化水素原料の、合成ガスである前記排ガス生成物への変換を備える。前記ガス変換は、代替的に、アンモニア分解反応を備えてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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